智能化选煤厂很热但这些问题不解决白热.docx

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智能化选煤厂很热但这些问题不解决白热

现代化的选煤厂如何建？

试试这个药方！

一、要有正确的设计思路

选煤厂设计涵盖的内容庞杂，涉及专业面广，然而核心只有一个，那就是“选煤工艺”，其他专业的设计都是围绕选煤工艺这个核心做文章。

所以，一部选煤厂设计做得水平高低、成功与否，首先取决于工艺设计是否先进合理，其次才谈得上集控自动化水平的高低和生产效率的高低。

当然，所有这一切都是为了实现设计的最终目标—获取最佳经济效益和社会效益。

集几十年搞设计的深刻体验，可以归结为一句话：

“对症下药、量体裁衣、因地制宜”是选煤工艺设计的“灵魂”。

设计最大的忌讳就是用一种固定的工艺模式到处套用，这如同企图用一种万能药方包治百病一样行不通，是设计的死胡同。

搞好工艺设计的关键是吃准、吃透“两头”，所谓设计的“两头”主要是指：

设计的源头—原煤的煤质特性。

设计的终端—选后产品结构的定位。

其中原煤特性是自然天成，千变万化的因素，是选煤工艺设计的主要基础。

而产品结构定位则是市场多元化需求的体现，是工艺设计的前提和最终目标。

对选煤工艺而言，脱离了这“两头”搞设计，就是无的放矢，设计本身也就成了无源之水、无本之木。

二、煤质资料是工艺设计的基础和主要依据

1、煤质分析工作的重要性

设计好比医生看病，医生诊病的对象是人，通过号脉、检查把病因找准，才能对症开处方。

而洗选加工的对象是煤，对煤质进行分析和评述就是对煤进行“号脉诊断”。

设计就是开处方。

煤质分析是否透彻，原煤特性把握是否准确，直接关系到设计的处方—选煤工艺能否“对症”，能否切合入选原煤的实际特性。

这是衡量一部设计好与坏，合理与否的重要标准。

众所周知，由于成煤环境和成煤条件不同，形成了煤炭赋存状况方面的差异。

因而不同煤田、不同矿区的煤质千差万别。

在中国尤为如此，有时候即便同属一块煤田，但在不同的井田，甚至不同的采区，不同的层位，其煤质的变化和区别也非常大。

如何将被选原煤的“脉”号准，是搞好选煤工艺设计必须重视的基础问题。

所以，在中国建设现代化选煤厂，至关重要的问题是选煤工艺设计必须符合不同矿区的不同煤质特性。

2、分析煤质资料时应特殊关注的问题

在分析煤质资料时，切忌就资料本身死板地罗列数据、孤立地就事论事，把煤质分析与工艺设计割裂开来。

合理正确的方法应该是将煤质资料的数据规律和分析内容与选煤方法的选择，工艺环节的设置，流程的制定，甚至与产品的定向定位结合起来，为下一步工艺设计做铺垫。

这样才能使煤质资料分析工作具有了生动的含意，活的灵魂。

将煤质分析中应特殊关注的几点分述如下：

（1）要特别重视了解井田各主要可采煤层的结构特征和赋存特点，例如：

有无伪顶；有无夹矸以及夹矸的层数、厚度、赋存高度；顶、底板和夹矸的岩性等。

在中国有许多矿区，如淮南、济北、乌海、保德、离柳等矿区，其煤层的顶、底板及夹矸层多为泥岩和炭质泥岩。

在开采过程中，这些易碎、易泥化的矸石混入原煤，对煤质和选煤工艺将会产生重要影响。

绝对不要因为矸石不是构成原煤的主体而忽视它。

（2）要了解井下的采煤方法及井下运输、提升方式等生产环节，以便判断矿井生产过程对原煤粒度组成和混入毛煤中的矸石量的影响程度，为进一步调整粒度、密度组成提供依据。

（3）随着环保要求的加强，洗选降硫的问题越来越突出，已不亚于降灰的重要性。

特别是对于含硫高的原煤，现在也像评定原煤可选性那样，开始重视评估洗选的脱硫效果及其可行性。

所以要重视硫的成分分析，硫在煤中赋存和嵌布特性的分析，以及硫分在粒度、密度组成中的分布规律。

以便预测选后的脱硫效果，并为正确选择选煤方法提供依据。

（4）要特别重视煤质资料的代表性。

用不具代表性或代表性差的筛分、浮沉资料作设计，是对设计的误导，后果是严重的。

如果选煤厂建成投产后，设计的选煤工艺与本矿原煤实际特性相去甚远，会给选煤厂生产带来诸多困难，给管理造成被动。

在新矿区建选煤厂，煤质资料的代表性问题尤为突出。

鉴于目前国家或煤炭行业对煤质资料代表性的调整办法尚无统一的标准和规定。

各设计院的调整方法也不尽相同，所以煤质资料的代表性问题更应该引起高度重视。

设计者有责任根据煤田地质报告和采煤方法提出合理的调整方法，以增加煤质资料的代表性。

三、合理确定产品定位是设计的必要前提

1、产品结构定位的重要意义

产品结构定位的目的是使选后产品能适销对路，能够适应市场的多元化需求。

在市场经济日趋发达的今天，这项工作的重要性就更加突出了。

从道理上讲，产品结构本应是原煤经洗选加工之后产生的结果，而现在反而要提到选煤工艺设计之前来预先敲定，似乎有点矛盾，不合逻辑。

其实不难理解。

用辩证的观点看，产品既是分选的结果，也是选前应该预定的加工目标。

所以在工艺设计之前，先通过对产品结构进行多方案比选、论证，找到洗选加工可能达到的最佳结果，预先锁定选后产品结构，以便使工艺设计做到有的放矢，目标明确。

2、产品结构定位必须以原煤本身的煤质特性为基础

煤质特性是煤炭与生俱来的天然品质。

如果天然成煤条件不好，比如在成煤过程中，有些粘土矿物质和黄铁矿微粒被散布在凝胶化基质中或充填在植物的胞腔内，则会造成煤炭内灰升高，硫分难以脱除，无论如何洗选加工，也不可能选出低灰、低硫的优质高档煤炭产品来。

所以，我们说煤质本身的优劣是产品定位的基础，是第一位的。

不能脱离这个基础去妄定产品的档次。

这就叫做“量体裁衣”、“因才适用”。

3、产品结构定位要以市场需求为导向

随着国家能源结构的改变和生态环境保护要求日益严格，煤炭市场的需求正处在深刻变化之中。

为了适应煤炭市场的不断发展和变化，目前全国各大矿区都在着手搞产品结构调整，调整的重点就是增加产品结构的灵活性。

以适应市场多元化需求。

其中又以动力煤产品结构的调整最具代表性。

动力煤由于用途不同或用户炉型等技术条件上的差异，往往对动力煤灰分或发热量的要求变化幅度较大。

如出口动力煤，高炉喷吹用煤，水煤浆原料煤，国内优质动力煤和普通动力发电用煤等，其灰分要求的差别大约在10%-20%之间。

这就要求我们设计的选煤工艺系统应具有足够的灵活性，以保证产品灰分能在大范围内实现随意调节的要求。

就像汽车无级变速一样，我们把它称作“无级调灰”。

这种形式就是在市场经济条件下应运而生的灵活的煤炭产品新结构，是现代化选煤厂应具的特征。

近几年来，首先在淮南矿区张集选煤厂设计中推广运用，后又在多部选煤厂设计中实现了“无级调灰”的产品结构模式，为企业占领市场，增强市场竞争力提供了有利条件。

值得指出的是，由于环保部门对煤炭产品的硫分要求越来越严，一般都要求硫分＜1%，甚至更低。

但是，在设计中往往会出现这样的矛盾情况，即经过洗选后在满足了硫分＜1%的同时，产品灰分却太低了，很难实现“无级调灰”。

这就需要设计者做深入细致的分析工作，寻求恰当的解决办法。

在西山官地矿选煤厂设计中就遇到了这样的问题，通过对5层煤不同煤质的深入分析，找到了巧妙的两全解决办法，实现了降硫、调灰的双重要求。

四、正确选择选煤方法是设计的核心

1、对现代化选煤厂不能简单地理解为一种固定的工艺模式

现代化的选煤厂应该具有兼收并蓄，多样化的工艺特点。

对不同的选煤方法不能简单地用“先进”或“落后”去划分，这样不科学，它们各有所长，只是适用条件和范围不同而已。

现代化选煤厂最主要的特点是效率高，这首先应该体现在选煤工艺是否合理上，也就是说要体现在选煤工艺是否适合入选原煤的煤质特性，是否能实现用户所要求的产品结构上。

与选煤方法相关的因素是多方面的，它们包括：

原煤粒度组成特性（含粒度组成）、密度特性（含可选性）；硫分构成及其赋存嵌布特性；产品结构（含市场需求）；分选效率；洗选加工费；相关的基建投资费用；综合经济效益等因素。

所以选煤方法的确定必须作全面的技术经济多方案比选，择优选用，才是科学合理的思路。

以前按照《设计规范》规定，基本上只根据可选性难易一个条件简单地划分选煤方法适用范围的做法不全面，目前我国的旧规范也正在修改中。

下面仅列举几点实例，对上述观点作进一步说明：

（1）当原煤中块矸含量很多，特别是矸石的岩性又属于易泥化的泥岩或炭质泥岩时，则宜采用动筛跳汰机代替人工拣矸，将大块泥岩矸石尽早地从系统中排除，这样对后续主选工艺十分有利。

动筛跳汰机允许入料上限可达300-400mm，且具有处理量大、排矸精度高、循环水量少、洗水自成闭环、生产成本低廉等优势。

在排除大块矸石的条件下，上述优势可得以充分发挥。

比用浅槽等重介块煤分选设备要合理得多。

动筛跳汰机的弱点是分选下限只能达30mm，所以在使用范围上受到一定限制。

（2）跳汰机对易选煤的分选精度并不亚于重介选。

另外当排矸分选密度大于1.8Kg/L时，重介悬浮液难以配制。

这时采用单段跳汰机的优势就比较突出，可不受分选密度高的限制。

但是，在选择跳汰法分选不同性质的原煤时，建议慎重考虑以下几点意见：

①从总体上讲，跳汰机在分选难选煤时的分选效率与重介选相比有一定差距，特别是有关研究表明，跳汰机对2-3mm以下粉煤的分选精度明显变差，精煤损失大。

所以对3mm以下粉煤含量大的原煤采用跳汰选时更要格外慎重。

②在要求出低灰精煤产品的条件下，若分选密度低于1.4Kg/L时，跳汰机难以操控，无法保证正常分选效果。

③双段跳汰机所需循环水量较大，约为重介选的一倍，所以洗水系统较重介选负荷量大，增加了投资。

（3）当要求出块煤产品时，有压入料重介旋流器分选工艺就不利于保护块煤。

（4）当原煤中黄铁矿嵌布比较细时，采用重介旋流器分选，脱硫效果就比较好，有时还需配套煤泥重介旋流器或螺旋分选机分选才能有效脱除更细的黄铁矿微粒。

但是，当原煤中所含矸石为泥岩时，因其遇水极易泥化的性质，在采用重介法分选，特别是采用有压入料重介旋流器分选时，应格外慎重。

主要考虑到泥岩矸石经混合桶悬浮液浸泡后，再经入料离心泵叶片强烈撞击，高压搅动，泥岩会大量被泥化。

高灰泥质会大大增加悬浮液中非磁性物含量，将引起工作悬浮液的密度、粘度等特性参数的改变，导致分选效果变坏，而且也会给脱介和介质系统带来一系列麻烦。

（5）在西北严重干旱缺水地区，干法分选则独具优势。

干法分选不用洗水便可分选煤炭。

它比较适用于褐煤、易泥化煤、劣质煤、易选煤的排矸分选。

我国自行研发的空气重介选、复式干法选煤都是可供采用的新型干法分选方法。

2、关于重介旋流器分选工艺若干原则问题的思考

近年来，随着我国自行研发的各种类型重介旋流器工艺技术的日趋成熟，以及澳大利亚先进的模块式重介选煤厂的引进，使重介旋流器分选工艺不论在简化工艺环节、降低工程造价，，提高介质系统调控水平、易于操作管理方面，还是在减少介耗、电耗，降低生产成本方面都取得了长足的进步，技术日臻完善，备受业主青睐，在我国已被广泛采用。

但是，目前在重介选煤工艺设计中常常围绕几个原则问题进行争论，成为当前选煤界和设计单位关注的热点。

几个主要的热点问题如下：

（1）关于重介旋流器有压入料和无压入料方式的选择。

（2）关于两产品重介旋流器和三产品重介旋流器的选择。

（3）关于大直径重介旋流器或小直径旋流器组的选择。

（4）关于选前脱泥与不脱泥的选择。

有关以上几个工艺原则，应根据不同的煤质条件合理选用，绝不能用其中一种固定的工艺方式，随意套用。

这里要特别推荐我国自行研制的无压入料三产品重介旋流器分选工艺，它已经在我国大量推广应用。

实践证明，分选效果并不亚于有压入料两产品重介旋流器。

而且在减少矸石泥化、简化工艺流程环节方面具有明显优势，它为现代化选煤厂设计提供了更多的选择余地。

3、对煤泥分选方法的选择

目前世界上选煤厂发展的方向，从整体格局上看，除继续向系统简化、设备大型化、高度自动化方向发展外，选煤技术开发的重点仍放在以脱硫、降灰为宗旨的细粒和极细粒煤（煤泥）高性能分选设备的研制上。

目前美、英、德、澳、日、中等国已经开发和正在开发的这类设备有以下六类：

（1）强化重力设备。

（2）微细介质旋流器。

（3）微泡和离心浮选设备。

（4）异形波跳汰机。

（5）美国杨氏充填式跳汰机。

（6）选择性油团选。

它们都是很有前途的煤泥分选、脱硫设备。

但是这些新工艺设备除少数项目外大多还处在研发阶段，还未达到大规模工业应用的程度。

所以现阶段在我国选煤厂设计中，比较现实的、有效的煤泥分选设备，主要有以下三种：

（1）螺旋分选机。

（2）煤泥重介旋流器。

（3）各类微泡浮选柱。

选择煤泥分选方法的合理思路是：

尽量采用生产成本相对较低的重力分选设备来分选大部分较粗的煤泥，以减少入浮煤泥量。

众所周知，采用普通浮选机分选煤泥是一种高投资、高成本的分选工艺。

减少入浮量是一举多得的利事。

五、简洁合理的工艺流程是设计的必然要求

为了达到合理简化工艺系统的目的，在工艺流程设计中应着重考虑以下几点：

（1）流程中作业环节设置要合理，避免功能相近的作业重复设置。

（2）采用高效设备简化工艺系统。

（3）尽量取消流程中可有可无的环节。

（4）尽量避免流程中不必要的料流循环，即所谓的不良闭环。

（5）煤泥水系统设计应能满足环保日益严格的要求。

在我国古交矿区和淮南矿区数座选煤厂所采用的洗水净化再生系统，是一种新工艺，可为自动调节全厂洗水平衡，实现高标准洗水闭路循环，达到零排放提供可靠保证。

六、选煤厂工艺布置的发展趋势

近几年我国设计建成的新型主厂房，已经突破了传统厂房多层框架结构的格局，使工艺布置模式也发生了很大变化。

厂房布置的发展趋势如下：

（1）厂房从高层向低层发展，从多层框架向单层大厅式发展。

在单层厂房大厅内，设备可以采用独立钢架支撑，也可以采用模块式结构支撑。

从厂房的土建结构看，全钢结构厂房肯定是今后的发展方向。

钢结构厂房有很多优点，它不仅制作施工方便，施工工期短，抗震性能好，而且只要设计合理，造价可与钢筋混凝土结构相近。

惟有维护费用偏高，是其不足之处。

我们认为，若因工艺布置需要，也不必拘泥于一种全钢结构形式，完全可以采用局部钢筋混凝土框架与钢排架单层厂房相结合的混合结构。

总之结构应该服从工艺需要。

（2）设备大型化，作业环节单机化，全厂单系统化，至少要尽量减少工艺系统的数量，这是选煤厂工艺布置的发展方向。

这种布置模式有很多优点：

①可减少中间分配转运环节，为降低厂房高度提供了有利条件，使单层厂房布置模式成为可能，从而也减少了厂房体积，降低了造价。

②厂房高度低，泵类和运输设备运转能耗就低，有利于降低生产成本。

③单系统和单机化为实现高度集中控制和高度自动化提供了便利条件，为减人提效奠定了基础。

④单系统和单机化使设备台数大大减少，为方便维修提供了有利条件。

我国已在汾西某选煤厂设计了一座局部钢筋混凝土框架与单层厂房相结合的混合结构主厂房，它们虽然风格迥异，但是各有所长。

七、高度自动化、高度集中控制、高效率是现代化选煤厂的重要标志

减人提效是建设现代化选煤厂的主要目标之一。

为此必须实现以先进的PLC和远程分站作为全厂的控制核心，完成全厂模拟量、数字量的检测以及顺序控制和回路控制，实现高标准自动化控制。

对于采用重介旋流器分选工艺的现代化选煤厂而言，更有条件实现这种高标准的自动化控制。

除了必须将介质系统的各项自动化调控全部纳入全厂顺序集中控制以外，还应该把包括所有介质泵类和相关的管道阀门尽量全部参加顺序控制自动开停。

真正做到把传统的由岗位司机操控设备的方式改为巡检方式，以节省生产人员。

但是，目前国内设计的选煤厂，除少数几个厂外，大部分设计尚未完全达到上述高标准要求，还需进一步提高。